本文在避免对配电网进行大规模改造的前提下，充分考虑扶贫光伏接入政策及规范约束，计及各扶贫村集体等利益主体的投建行为，建立扶贫光伏布点定容双层优化模型，力图解决扶贫光伏的无序接入问题。。

研究背景

光伏发电具有清洁环保、技术可靠和收益稳定等特点，因此在贫困地区推进光伏扶贫项目，既符合精准扶贫方略，又符合国家新能源发展战略要求。到2020 年，国家将推动280万无劳动能力贫困户参与光伏扶贫工程，扶贫光伏装机容量约占光伏总装机容量的20%。

光伏扶贫实施以来，已然成为精准扶贫的有效手段和产业扶贫的重要方式；分布式发电市场化政策的出台，将会更进一步增强贫困地区内生产发展活力和动力。与此同时，扶贫光伏的井喷式发展也给贫困地区的电网造成了巨大负担。

考虑到扶贫地区配电网相对薄弱，负荷容量不足且未形成与光伏出力的动态匹配等因素，大量扶贫光伏的无序接入导致了电压越限、网损攀升和消纳难度大等多方面问题，影响了扶贫地区电网的运行效率和整体收益，部分地区甚至出现无法保证贫困户最低收益情况。因此，如何保证扶贫光伏的友好接入成为贫困地区配电网亟需解决的问题。

研究扶贫光伏的接入首先需要理清两个问题：

①扶贫光伏接入涉及的两类利益主体——扶贫地区村集体和电网公司。根据国家发改委及能源局公布的相关政策，扶贫光伏电站是由政府提供贴息贷款，依据扶贫对象数量确定建设规模，最终确权给村集体的公共财产。另一方面，国家鼓励企业积极履行社会责任，在普通光伏电站开发建设中以市场化收益支持扶贫事业。

因此，在扶贫光伏的接入中，村集体作为独立利益主体，既可以在国家政策允许范围内建设扶贫光伏，也可以募集资金建设普通光伏。电网公司在扶贫光伏的接入中则需承担光伏电站接网及配套电网的投资和建设工作，在确保电网安全运行的前提下保证扶贫光伏的优先调度与全额消纳。

②扶贫光伏接入涉及的收益模式。以不同典型交易模式为特征的分布式发电市场化是国家推出的进一步深化电力体制改革的重要举措，光伏电站针对交易模式的选择不仅会影响自身收益，也会对电网运行效率及收益产生影响。

目前，在现场施行方面，扶贫光伏电站接入一般是由电网公司根据光伏投建规模以及邻近变压器容量确定接入单个变压器，接入方案并不涉及供电线路的整体优化和村集体收益最优分析。当光伏安装容量达到一定规模时，该种无序接入的方案进一步加剧了电网运行风险，降低了项目整体收益。

在学术研究方面，光伏的接入规划已有较多研究，但在光伏扶贫的适用性上存在着以下较大问题：

• ①扶贫光伏基本建设在贫困地区，电网网架结构较为薄弱，部分地区甚至存在“一乡一变，一村一线”的现象。文献研究中提出的对网架结构的扩展规划、动态重构和光储一体化配置等改造目标，扶贫地区电网短时间内难以达到，且存在着巨额改造成本；
• ②扶贫光伏接入配电网在实际工程中需要遵守一系列政策规范，但文献研究中大多只考虑电网接入的物理约束，对实际工程操作的可借鉴意义不大；
• ③扶贫光伏的接入中除电网公司外，还涉及扶贫地区村集体等多利益主体，分布式发电市场化的不同典型交易模式更是会对各主体间的利益关系产生不同影响，文献研究中对此也甚少涉足。

论文方法及创新点

根据国家相关政策，扶贫地区村集体既可以在政策允许范围内建设扶贫光伏，也可以募集资金建设普通光伏。考虑到光伏出力特性受到天气特性和时空特性的影响以及农村负荷所具有的饭峰负荷、农忙负荷、过年负荷等特征，本文采取多类型典型日的方法，建立扶贫光伏布点定容双层优化模型。模型结构如图1 所示。本文模型中涉及的功率单位均为MW，电量单位均为MW.h。

图1 模型结构

本文使用凸松弛技术和KKT条件转换进行求解。求解结果表明，采用布点定容优化模型的接入方案在提高扶贫村落经济收益、减少电网公司经济损失的同时还有效提升了电网运行水平，更大程度地接纳了光伏投建量，达到了“一举多赢”的效果。

结论

本文针对大量扶贫光伏无序接入贫困地区薄弱配电网的问题，建立了扶贫光伏布点定容双层优化模型；采用KKT条件转换方法将双层规划模型转换为单层模型，利用凸松弛技术实现非凸模型的近似求解，得到了如下结论：

• 1）在电网公司不同决策目标下，电网运行水平和扶贫光伏整体收益存在较大差异性。相较于经济运行和光伏发电削减量目标，以电网损耗最小为目标决策扶贫光伏的接入模式具有更大的优势，其不仅可以提高电网运行水平，更可以使扶贫村落取得更大收益。
• 2）本文所提出的扶贫光伏布点定容双层优化接入方案相较于传统接入方案，不仅可以提高扶贫村落经济收益、减少电网公司经济损失，还能够有效降低电网运行风险、提高光伏接纳规模，实现“一举多赢”的目标。

引用本文

张迪, 苗世洪, 赵健, 涂青宇, 刘昊. 分布式发电市场化环境下扶贫光伏布点定容双层优化模型研究[J]. 电工技术学报, 2019, 34(10): 1999-2010. Zhang Di, Miao Shihong, Zhao Jian, Tu Qingyu, Liu Hao. A Bi-Level Locating and Sizing Optimal Model for Poverty Alleviation PVs Considering the Marketization Environment of Distributed Generation. Transactions of China Electrotechnical Society, 2019, 34(10): 1999-2010.

团队介绍

张迪

1992年生，博士研究生，研究方向为分布式电源并网规划。

苗世洪

博士，教授，博士生导师。湖北省电机工程学会理事、自动化与计算机应用专业委员会主任委员，中国能源研究会储能标准化技术委员会压缩空气储能分委会委员，《IEEE Transactions on Power Delivery》、《IET Generation， Transformation & Distribution》、《中国电机工程学报》、《电工技术学报》、《电力系统自动化》等杂志审稿专家，长期从事电力系统继电保护及自动化、配电网与微网新技术、压缩空气储能建模及应用，电力系统智能调度与自动化等方面的教学、研究与装备研发工作，已发表学术论文130余篇(其中EI论文84篇，SCI论文23篇)。近年来主持国家重点研发计划课题1项，主持国家自然科学研究基金3项，还主持或参与了多项国家973计划项目、863计划项目和国家电网公司总部科技项目等。

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